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  • 以通信技术与生活为主题
    2021-06-23 09:34:58

    摘要:计算机网络通信是现代通信技术发展的一个革命性变化,也是通信技术的升级与飞跃。纵观现在的通信技术领域,计算机网络技术的应用与渗透已经十分明显,其应用价值也是举足轻重的。所以,对计算机网络通信的相关话题进行深入解读,还是很有现实意义的。本文以此为切入点,论述了计算机网络通信的技术特点和未来的发展前景,希望可以为相关研究提供有益的参考。

    关键词:计算机网络通信;通信技术:网络发展;网络技术;技术特点

    计算机网络通信是借助计算机技术、网络技术和现代通信技术集合而成的新型通信信息技术,是现代化信息技术发展的尖端,也是业界研究的焦点话题。随着社会的进步、经济的发展以及人们对于更优质通信能力的需求不断增加,计算机网络通信的应用也愈发的广泛,而且深入到经济社会生活的各个方面。尤其在新的形势下,探讨计算机网络通信的技术特点和发展的现状,现实意义还是较为明显的。

    1、计算机网络通信的技术特点

    1.1 技术的多样性

    计算机网络通信的实现是计算机技术发展到一定阶段的必然,也是新型通信技术的必然趋势。计算机网络通信具备技术多样性和多元化的特点,即计算机网络通信的实现和应用依托于多种技术能力的支持,依托于现代科技的支撑。具体来说,计算机网络通信的实现必须依靠计算机技术、网络技术、通信技术、信息技术等多种类型的技术。

    1.2 技术的综合性

    所谓技术的综合性,主要是指计算机网络通信的实现必须要把多种的技术优势有机的结合起来,形成“技术集群”,进而实现通信的畅通与应用。也就是说,把业已存在的计算机透过网络手段链接起来,然后加以通信和信息化处理,可以达成现代计算机网络通信的“雏形”,可以在不同的区域空间内实现信息、数据和资源的自由分享、传递,为信息资源的需求者提供便利和帮助。基于此,技术的结合、综合与融合也是计算机网络通信得以实现的不可或缺的要素,更是其显著的特征。

    1.3 技术的创新性

    计算机网络通信是是现代最为流行、最为尖端和最为新颖的通信技术手段,也是现代信息技术发展的极致。但是,任何一种技术的产生和演变都不是一成不变的,对于计算机网络通信而言,技术的创新与变革也是无时无刻不在发生着。

    在计算机网络通信技术发展的初期,网络通信仅能实现区域间信息的流通与传递。随着各种现代技术的发展,广域网的逐步完善与成熟,为计算机网络通信的拓展和创新提供了良好的契机。广域网信息的传递可以跨越大洋、大洲的局限,甚至广布全球。近年来随着3G无线网络技术的成熟和智能终端的普及,迎来了计算机网络通信技术的又_大变革。由局域网到广域网,由有线通信到无线通信,可见,信息技术的创新也推动了计算机网络通信的技术创新,这种创新也必将惠及所有使用者。

    2、计算机网络通信的发展前景

    计算机通信网络的建设也是经济社会发展过程中的重要议题。尤其是近几年,计算机网络通信技术的发展渗透到身边的每个角落,颠覆性的改变了我们的生活。

    2.1 计算机发展的现状

    根据中国互联网信息中心(CNNIC)2013年1月15日提供的《第31次中国互联网发展状况统计报告》,截止到2012年底,我国网民规模达到5.64亿,互联网普及率为42.1%,手机网民有4.2亿,网购用户2.42亿。网民规模增长维持放缓态势,手机网民增势良好,用户逐渐移动化,手机端电子商务类应用使用率整体大幅上涨。

    2.2 计算机网络发展的前景分析

    根据调查报告可以看出计算机网络有着日益升级的趋势,并且伴随着技术的革新与功能的不断拓展,计算机网络通信的应用将会广泛的。例如,远程办公的普及、工厂的信息化和家用电器的网络化,还会给我们的医疗、教育、消费带来变革,甚至改变我们的生活方式。

    计算机网络通信发展到现在,已经进入到了一个智能化、宽带化与综合化的阶段,其发展的前景也被广泛看好。例如,在建筑行业中,建筑设备和材料的自动化就需要应用到计算机网络通信的技术。透过技术的参与,建筑设备自动化的进程得以加快,建筑的效率可以得到提升,同时也减少了错误和疏漏。此外,随着3G技术的日益成熟与4G技术的逐渐崛起,计算机网络通信的未来发展必然会步入到一个更加务实、高效和实用的“快车道”,甚至可以预见,不久的将来,我国的计算机网络通信可以成为通信领域的佼佼者,也会为更多的用户提供更为全面、多样的服务。

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    电子信息技术在生活中的应用与发展

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    摘要:现如今随着我国科技水平的逐步增长,我们对于优化生活有了更高的要求,而电子

    关键词:电子信息技术;生活;应用;发展

    科技的不断发展给我们带来了前所未有的机遇,电子信息技术应运而生并逐步融入到我们生活中去自然有它存在的道理,而电子信息技术可以运用的领域也十分广泛,因此我们作为一名高中生应该了解它的使用价值以及它的应用与发展,众所周知,计算机在生活中具有广泛的应用,并且在各个领域中都展现了它独有的优势,我们应该利用它的优势来做进一步的研究。电子信息拥有十分广泛的前景,我国还在不断的去扩大现有的电子信息技术的规模,电子信息技术能够使我们的生活趋于智能化,我们现在所使用的电脑、手机也都离不开电子信息技术的发展。同时我国在电子信息技术上也有着优秀成果,例如,VR、AR让我们感受到了电子信息技术的魅力。本文围绕电子信息技术这一话题,做出简要分析。[1]

    一、计算机的广泛应用

    信息技术课已经加入高中学习中,因此作为一名高中生,我们对计算机也有了简单的了解。计算机的应用现在几乎遍布各个角落,并且已经取得了丰富的成果。在教育方面,我们运用崭新的教学设备充分的改善了课堂氛围,实现了多媒体教学,老师运用多媒体教学能帮助学生快速理解,并且多媒体教学具有生动、广泛的特点,学生可以通过观看视频、观看PPT了解到更全面的知识,提高了课堂学习的效率,不仅如此,学校领导也开始运用电子信息技术研发了教务系统,通过教务系统对学生进行更好的管理,根据每个学生的特点,因材施教。在企业方面,计算机也具有它独特的优势,电子计算机能够辅佐设计人员进行设计,通过计算机来进行设计可以达到人工做不到的效果,目前设计师已经充分应用计算机来完成设计内容,通过计算机内软件的辅佐,他们可以更轻松的完成工程或产品设计。通过计算机来完成设计逼近提高了设计速度,还提高了设计质量。[2]

    汽车是我们出行的必备工具,而电子信息技术在汽车方面也添加到了更加人性化的举措,汽车生产商们增加了汽车上的电子控制器数量,以便于我们更好的对汽车进行操作。按照现如今的发展趋势,很多汽车应该都会优化现有的车载网络系统,车载网络系统能够帮助车主更好的了解到周边的车辆信息,通过网络系统来进行通知,这种做法是十分快捷的,而我们乘车讲究一个安全性,从这个角度出发车载系统也能够做到减少交通事故的发生,并且在车辆驾驶中,我们有时候会发现,行驶过程中是存在许多盲点的,而电子信息技术的发展能帮助我们消除这些盲点,对于驾驶员来说也更加安全可靠。[3]

    二、电子信息技术在未来的发展前景

    我国的电子信息技术还在其他领域不断探索中,相信在不久的将来,电子信息技术涉及的领域还将更加广泛。电子信息技术的结构也在进行优化中,作为一名具有前瞻目光的高中生,我们首先应该看清电子信息技术的发展趋势来对它的优化做到进一步的完善。

    多媒体技术是电子信息技术的一个分支,且多媒体技术发展将成为未来的必然趋势,多媒体技术的发展将会丰富我们的生活,让我们未来的生活更加智能化。电子信息技术正在逐步向智能化发展,我们还在为解决人工智能这一难题而做努力。现在的科幻电影许多也是以人工智能为话题,构思极其巧妙,相信在不久的将来人类也能真正像电影中一样赋予人工智能人类般的情感,让人工智能真正能做到自主思考。

    我国要在电子信息技术中有一席之地,想要立于不败之地,就必须要扩宽电子信息技术的规模,我国的科技处于领先阶段,从近年来研发的产品中我们可以发现我国电子信息技术的产品在无论是外形还是质量都是十分优秀的,拥有优质的技术能为我国带来更高的经济效率,我们还应该扩宽我国现有企业的规模,让产品产量满足我国的需求,结合我国的基本国情,实现个性全面的发展。

    移动媒体也在不断发展中,我们相信,电子信息技术拥有集成化和移动化的发展趋势,我国的电子信息技术可以说是具有大规模的,并且我国还在不断努力实现超大规模甚至是特大规模。未来我们坚信,我国的计算机硬件发展能达到超高水平,这也是我国电子信息技术发展的必然趋势。

    三、结语

    在现代社会,电子信息技术已经与我们的生活密不可分,为人类做了不少贡献,相信未来在人类科技不断探索不断发展的这条道路上,电子信息技术还会带给我们别样的惊喜。电子信息技术的进步与科技是有同步趋势的,科技的发展将会进一步促进我们电子信息技术的发展,我们不能忽略电子信息技术带给我们的便利,作为一名高中生,我们现在的阶段正是接收知识的时候,我们应该摆正自己的心态,明确自己的位置,深入了解电子科技技术在生活中的应用与发展,只有从我们这个年纪开始重视科技、重视电子信息技术在生活中的应用与发展才能让祖国焕发别样的光彩。我们的每一步努力都是在为我们的祖国做出一封贡献。少年强则国强,从现在开始关注科技走向、重视电子信息技术。

    参考文献:

    [1]张彩云.现代电子信息技术的应用与发展趨势探讨[J].时代报告:学术版,2016(3):314.

    [2]李方明.电子信息技术的应用特点与发展趋势[J].经济技术协作信息,2017(30):68.

    [3]宇旭.试论电子信息技术的应用特点与未来发展趋势[J].中国新通信,2016,18(24):87.

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        融合通信指的是把计算机技术与传统通信技术融合一体的新通信模式,融合计算机网络与传统通信网络在一个网络平台上,实现电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、即时通信等众多应用服务。移动互联网需要融合融信么?有它的发展空间吗?本文将从一个角度说明移动互联网时代“融合通信”的价值和发展空间。在概念层面解释了移动互联网环境下的“融合通讯”以及与传统电信中融合通信概念的区别。并结合一些业界实际应用案例,介绍移动互联网时代“融合通信”的形态与融合的层次。
        1 传统的融合通信
        融合通信是指,把计算机技术与传统通信技术融合一体的新通信模式,融合计算机网络与传统通信网络在一个网络平台上,实现电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、即时通信等众多应用服务。
        传统融合通信的概念是以IP通信为基础,以VoIP、视频通信、多媒体会议、协同办公、通信录以及即时通信等为核心业务能力的,希望用户无论在哪里都可以接入到网络享有统一通信的各种服务。传统融合通信有三大特点:
        1) 业务融合(视频、话音和数据);
        2) 电信、互联网、IT三个领域交互;
        3) 企业应用特点显着。
        这种业务的网络基石是电信运营商网络(NGN或者IMS)的大发展,由电信设备制造商搭建基础业务平台后,电信运营商在其上着力发展业务。
        其实可以简单的概括说这是从电信运营商角度所希望看到的ICT融合,愿景很美好。但是互联网的元素偏弱,个人业务偏弱。虽然各种融合通信的解决方案都号称“以用户社会关系库为核心”,实际上由于过度关注通信能力,而非最终用户的直接需求,再加上业务开展与电信运营商在基础通信上的利益有一定的竞争,所以发展并不很顺利。
        2 移动互联网时代的“融合通信”
        移动互联网需要融合融信么?以即时通信为例,互联网运营商已经在IP通信领域获得极大成功,各种免费的IP多媒体消息、VoIP、以及视频通信服务已经发展了巨量的用户。尤其是社交网络的发展,把IP通信的能力又提高了一个层次。已经从单纯的IP信息沟通,升级到更紧密的社会关系发展和交流。纯互联网方式的免费通信,似乎已经解决了生活中的大部分问题,还有其它的空间么?
        如果将视角放在在另一个空间上,即电信与互联网业务的中间地带,融合的需求是普遍而大众的。
        首先,互联网业务覆盖的人群越来越多,年龄差异越来越大。除青少年外,对于不断出现的各种新奇交流方式,未必能很快接受。其次,社交工具毕竟不是生活的全部,甚至也不是交流和沟通的全部。成年人也需要适合在商务或者熟人社交场合移动化的沟通工具。再者,IP通信在现在的移动互联网环境下,无论实时效果还是稳定性都与传统电信领域的通信有一定差距。最后一点,手机作为日常通信的工具,已经被所有人接受。接近于原来手机应用的服务形态,更容易被大众所接受。提供兼具电信与互联网优势的“融合通信”来满足这些需求,是一种趋势。基于以上理解,不难看出移动互联网时代的融合通信的需求不但没有缩小,反而应当是扩大了。
        与传统电信领域的融合通信概念不同,如果说传统的融合更突出“云”端的业务融合以及更重视企业服务的话,互联网运营商则重在个人应用领域的业务和“端”的控制。甚至可以说,从互联网服务出发的融合通信,在个性服务和费用上面,继承了互联网服务的特色,更容易获得用户的喜爱。下面来来看看从互联网角度出发融合通信的形态。
        进入移动互联网时代,自然一切都是以app形态为切入的。融合最先开始于智能手机的最基本的几个app,也就是占手机上70%使用时间的电话、信息、地址簿。融合也就从这几个业务融合开始,当然这对于以app为承载的服务来说,是与生俱来的。电话、信息、地址簿之间的业务联动已经成为标准做法。
        基本的IP多媒体消息、VoIP、视频通话等,可以提供服务的各种业务都被一个业务帐号绑定在一起。紧紧抓住“以用户社会关系库为核心”这个主题,以手机通讯录数据为基础,组织承载通信业务和数据。目前国内腾讯的QQ通讯录、百度的百度通讯录、华为的天天聊以及盛大的有你通讯录,基本都是这个业务融合的思路。
        这里提及处在中心位置的“通讯录”已经不仅仅是手机本地的通讯录或者本地名片,而是已经向云通讯录、云名片的概念在演进和发展。凡是构成通讯关系的“人”都应该存在于这个“云”通讯录中;所有进行通信的“人”之间,都应该互相传递“云”名片;而不仅仅是以本机地址簿为核心,进行扩展和完善。准确一点说就是绑定在消息/呼叫等通信关系上,使通信关系和社交关系相互补充。因为在实际生活中,产生通信关系人,远大于一个人的手机本地通讯录。这些本地的数据,只是“云”通讯录中“私密”、“信任”的一种类型。有一种做法是,本地通讯录是受机主信任的“人”,将这些数据用来做为通信业务过滤的天然“白名单”。比如做短信过滤或者来电过滤的时候,“联系人”间的通信,都是默认不被阻止的。还有更进一层的使用,比如华为天天聊,就将本地通讯录数据作为“可信任”接收者,进行“云”名片的发布,最大限度上的拓展公开社交关系。
        另外需要提及的一点是,传统意义上的“云”通讯录典型的服务:联系人数据上传或者备份,在这里已经仅仅是一个非常底层、甚至有些“添足”的功能。从发展趋势来看,数据记录都会逐步记录在云端,根本不需要特别的所谓备份或者同步。
        3 融合的三个层次
        从垂直角度来看这种概念下的通信融合,又有三个层次的融合。我们通过列举几个融合通信应用的一些特性来进行说明。
        1) 展现聚合,即把IP通信的业务和电信传统通信的业务展现在一起,提供给用户使用。
        比如腾讯的QQ通讯录同时提供普通呼叫和VTalk,让用户进行选择。但通话记录却是融合在一起的。这种方式给了用户方便的选则,而且通讯数据也聚合展现在一起,用户也不会有使用独立服务的感觉。
        2) 业务融合,是在应用程序中,以融合业务的方式向用户提供通信服务。
        比如华为天天聊就把发送短信和发送IP多媒体消息放在一个界面上,用户在大多数的情况下,都不用关心或者选择发送的方式。对用户来说,使用这类应用提供的“消息”发送服务就满足了基本的沟通需求,并且体验更好,平均花费更低。
        (3) 通道融合,是从系统平台融合电信通信和互联网通信,向用户提供通道级的通信业务融合。
        通道融合分两个类型,一类专注于不同形态通信通道的的互通。以消息业务为例,就是将IP信息与短信进行互通。比如GroupMe业务,主要应用场景是短信群聊。但其还支持IP消息和与短信的互通以及IP 推送不可达时的短信通知。这种方式不仅弥补了在网络不稳定条件下IP消息送达率的劣势,又保证了在网络畅通情况下,用户沟通和交流的体验,毕竟融合客户端的体验,要比传统短信丰富的多。但是此类融合由于国内电信运营商的过度强势,通道资源控制严格,目前好的应用和服务基本都在国外快速发展,国内还需要等待突破。
        另一个类型则更关注内容的承载,比如某移动应用支持的“超级短信”,就是IP通道和短信通道结合完成多媒体业务的典型。先通过IP通道把多媒体附件上传到服务器,然后再通过短信发送附件的链接。在节省用户费用的前提下,保证了消息的及时性,又提供了更丰富的内容选择。
        4 融合的未来
        近年来,运营商管道化趋势的日益明显。管道化已经不仅仅表现在成为一个IP通道上,甚至基础的通信服务都会慢慢的转变为新兴的服务的业务承载管道。另外,在移动互联网,贴近用户在“端”侧进行服务,也是互联网服务的优势。再者,从业务推广和发展上,互联网业务的营销方式也与传统电信业务的营销方式有明显区别,前者的营销效果和用户接受度已经在实践中证明了自己的价值。在这些大前提下,移动互联网方式的“融合通信”一定会有长足的发展。虽然目前还仅仅局限在个人通信领域,但随着这种服务逐步稳定健壮,进入商务领域、向行业或者企业发展,也是必然的趋势。只要能不断的满足真实“用户需求”,就有前进发展的空间与动力。

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  • 视频通信关键技术探索及实践

    千次阅读 2021-11-10 14:28:59
    导读:2021年10月21日,「QCon 全球软件开发大会」在上海举办,网易智企技术 VP 陈功作为出品人发起了「AI 时代下的融合通信技术」专场,邀请到多位技术专家大家一起分享相关技术话题。 我们会针对四个演讲专题...

    导读:2021年10月21日,「QCon 全球软件开发大会」在上海举办,网易智企技术 VP 陈功作为出品人发起了「AI 时代下的融合通信技术」专场,邀请到多位技术专家与大家一起分享相关技术话题。

    我们会针对四个演讲专题逐一进行介绍与分享,本期是我们的第二期,视频通信关键技术探索及实践。

    嘉宾介绍:韩庆瑞,网易云信音视频实验室,高级技术专家。

     

    前言

    无论在娱乐社交线上学习,还是远程银行等生活场景中,视频都已成为最重要的互动方式之一,用户对于视频效果也提出越来越高的要求。延时低,弱网对抗能力强,视频画质清晰等也让企业面临很高的技术挑战。

    作为融合通信云服务专家,网易云信的业务覆盖了主要的视频场景,包括低延时的实时音视频场景,允许部分延时的直播场景和不强调延时的点播场景,本文介绍了网易云信视频在各个场景下的关键技术和应用尝试

    网易云信视频技术部署

    下图为网易云信整个融合通信的主网图。左边和右边是端侧的设备,可以接入任何设备,手机、pad、PC、web 等。中心这部分是服务器,其中有编译的转发服务器还有 MCU 服务器,如果牵涉到一定时延会转推到互动直播的服务器。云信的视频技术在 RTC 场景下主要部署在端侧,如果是是直播点播的业务,云信主要提供直播转推部署的视频转码服务。

    RTC 场景的视频技术 

    下面介绍网易云信在 RTC 场景下面的视频技术,主要分为三点。

     

    新一代的音视频 SDK 架构 

    下图是网易云信的音视频 SDK 架构图。去年年底,网易云信发布了新一代的音视频 SDK——G2。在这个 SDK 架构里面分为五层,其中媒体引擎层是核心所在地,主要分为三个视频引擎,视频、音频和传播引擎

     

     网易云信视频引擎架构和应用场景 

    下图是云信的一个视频引擎的架构。主要分为五大模块,视频前处理视频编码视频 QoE视频解码视频后处理。从采集端输入,云信支持的业务主要是分为两种,一种是从摄像头采集的真实的画面,另一种是从屏幕分享采集的画面。采集的画面会先送入视频前处理,云信业务分布在全球,有各种设备,有一些低端设备也有一些入门级的设备,由于摄像头的原因导致采集的画面变差,为了提升和恢复这样的画质,视频前处理完成了画质处理后进入编码压缩,会传送给网络。

    由于各种网络的影响,我们会有一个视频 QoE 模块,保证云信用户都有一个完美的视频体验。经过网络传输到了对端之后进行解码,做一个后处理。后处理主要为了减轻或者提升由于网络压缩传输带来的画质的损失

    下图是视频引擎的应用场景,云信的视频场景分为4种,一种是实时通信应用场景,一种是低延时的应用场景,还有视频会议相关的互动直播类的场景以及互动教学类低延时的直播场景。

     

     

    视频引擎的关键技术 

    视频前处理

    视频前处理主要是为了提升实时视频端到端的视频效果。网易云信全球化的业务中,各种各样的设备都会接入,我们需要这样的视频前处理来提升画质。

    • 视频 AI 增强

    这种技术是比较古老的技术,很多年前就开始研究了。随着 AI 技术深度学习的进步,视频增强技术有了极大的提升。但是深度学习或者是 AI,运算量太大,云信的业务遍布全球,各种设备都会接入,尤其是移动端,像印度市场,东南亚市场中入门级设备比较多。

    这些移动端对功耗性能都非常敏感,稍微大一点的运算量,功耗和电量就会掉得很快,这导致出现了大模型,一个比较好的深度学习模型就很难在这些场景下落地。如果采用一些小模型,效果又不能得到保证。

    我们的业务是通信业务,需要传到对端去。单纯增强也许效果好,但传到对端效果不一定好。经过解码后的图像,虽然有增强效果,但它的块效应比没有增强的更严重,在本端表现可能比较好,但是高频分量变多,结果导致了压缩率过高,损失过大。

    云信通过两个方法来解决以上问题。一是训练易过拟合,另一个是增强后主观可能变差。

    首先有一个场景识别模块,可以识别出一些文字区域的内容运动场景游戏场景,针对每种不同的场景会有不同的模型。比如说游戏场景是一种模型,文字场景是一种模型,也许是同样的模型但是可能参数不一样,这样可以保证运算能力足够,同时效果也不错。

    我们的模型是采用的是小模型。前面提到模型不能太小,太小了表达能力不好,因此我们的模型是一种“轻量级模型”,参数量是1-2K,实际上达不到这种小模型效果,因为业界的很多小模型参数不到1K,可能只有几百,它的网络程度是三到四层。因为我们有自研的高效的推理框架 NENN。它和开源的推理框架相比,小模型做了独有的优化,保证小模型的速度比其他开源框架速度快得多。

    • 视频降噪

    由于有的设备或者摄像头在暗场景下噪声比较多,需要高频噪声消除掉不必要的 bit。如果进行降噪,有利于编码有利于传输有利于提高主观质量

    在 RTC 场景中降噪是一样的,移动端业务居多,很多地区是入门级的设备,对性能功耗非常敏感,复杂功耗无法使用的,速度快的算法,效果又不好。如果采用不合适的降噪可能不仅把噪声抹除掉了,也可能把有用的高频分量减少,这样对整个视频质量会带来不好的影响。

    网易云信在关注这个问题时,我们是从人眼主观的感觉来考虑的。从人眼主观来说,人眼观看是有区别的,一些场景下人眼的分辨率很高,分辨出很多高频系数。另一些场景中,人眼分辨率很低分辨率会急剧下降

    网易云信采用了人眼敏感性分析方法,能够提取出像素级图像中的人眼敏感区域,我们宁愿将降噪的系数降低,宁愿放过一些噪声,也不愿意牺牲掉高频系数。即使放掉了,人眼也感觉不出来,我们也有一个非常简单但非常高效噪声估计算法,这样的两种方法产生了一个权重值,因此视频速度会很快,而且效果也不错。

     

     

    视频编解码

    云信的视频编码支持主流编码器,包括应用最广泛的264265,还有基于对 RTC 的深刻理解,开发了自研的编码器,叫 NE264CC。

     

    云信编码器的速度非常快,我们的质量可以提升50%,跟265相比,我们编码速度可以快60倍。下图是我们自研的 NE264,这是一个非常优秀的协议,在行业界存在了20年,经久不衰,它也是目前覆盖最多的一种实时通信协议。云信在264基础上面研发了 NE264编码器,有快速模式决策高效亚像素搜索自适应参考帧、 CBR 码控

    从下图中可以看到和 openh264、X264的编码器以及 iphone 的编码器相比,在编码速度编码质量方面云信都是领先的。同时可能会忽略的码率波动性,对于 RTC 来说,视频质量速度是一方面,还有一个很重要的方面就是码率的波动性。对于 RTC 严格的低延时场景来说,码率一波动就会带来画面抖动,分辨率降低,在这里面 NE264的码率波动性也是最小的。

     下图是与 X264-ultrafast 的比较,这是最快的一种模式,我们的速度比它降低了25%左右,但是我们的压缩率比它提升了接近50%,如果同样的质量,X264用一兆带宽,我们只需要500,这是基本图像的优化。

    针对屏幕共享的压缩优化,业界有很多非常好的方案,比如说 H265+SCCAV1H264+SCC,这些都是一些非常好的想法。

    网易云信在思考这个问题时,我们认为对于 RTC 场景来说,264是使用最广泛的协议,作为一种轻量级的协议,开销非常小。264这种协议对成本来说是最小的。

    另一方面,即使我们不改变协议不增加工具,仅仅对编码器进行优化,屏幕共享这种内容本身对于编码端有很多可以挖掘的空间,我们基于264的协议,通过深挖屏幕共享的改进,来提升效果。下面是我们的成果一些成果,加与不加屏幕共享编码算法,在屏幕共享场景下,我们的压缩率提升了36.72%,同时我们速度只慢了3%-4%。可以看到我们的压缩率比 openh264提升了41%,速度基本不变。

     

    再来看一下自研的 NE265,目前也在持续不断的迭代中。NE265的特点是高效架构可实现的设计。对于计算复杂性的一些算法都进行了非常精细的3D 优化。了解编码器的都知道 veryslow 那一档,我们速度比它快64倍,这还不是最快的档位,最快的要比它快200倍以上。

    264和265也进行了比较,我们和 faster 这个档位进行了比较,265主要的缺点是速度慢。可以看到和X264 faster 这个档位比快了近30%,同时压缩率平均提升34.78%。这些测试序列用了官方标准测试序列以及云信 RTC 业务相关的测试序列和社交娱乐的测试序列。

    基于对 RTC 和音视频通信的深刻理解,我们发明了 NEVC多尺度的视频压缩技术。相比 NE265,速度基本不变,但是压缩率提升了,右边的纹理提升得比较清楚,左边的纹理基本上模糊掉了。我们讲完了视频编码之后,码就应该被压缩了,应该送到网络去了。网络对 RTC 来说是最复杂的,尤其是在全球化的业务中,有各种不同的网络存在。如何保证在多网络、复杂的网络环境下面,视频质量还能最佳,我们有一个视频 QoE 的模块来支撑。视频 QoE 模块将从视频的流畅度清晰度质量平稳度时延性能功耗五个方面来进行保证。 

     

    视频QoE

    • 视频质量控制模块

    视频质量控制从视频的流畅度清晰度质量平稳度三个维度来解读。经过采集、前处理、编码发送,最后传给了网络,这里的网络可能有各种不同的网络存在,比如有些带宽很低的网络,有些有持续丢包的网络,或一些比较抖动的网络。

    每种不同的网络不可能用一种分辨率一种帧率一种码率来传输,这可能产生不同的很差的效果。我们这里视频质量控制模块 VQC,它会首先接收从网络 QoS 评估出来的一个网络带宽网络有效带宽,根据这个带宽分配合适的视频分辨率视频帧率设置编码器,达到最合适的视频质量,同时图像在各种不同的网络中,有的是噪声比较大的网络,有的是暗场景的网络,对于 VQC 的模块会进行采集信息,会决定打开或者关闭哪些视频算法开关,或者调整视频参数增强或降噪,还有编码的一些算法。

    • 设备控制模块

    云信的业务遍布全球,有各种不同的网络存在,比如亚非拉地区、印度以及东南亚的极端不好的网络,当然也包括欧美的,国内的网络是比较好的。另外一点是终端平台的种类众多,有高端手机,有低端手机有 PC 和平板,云信的设备控制模块根据不同的网络特点根据不同区域来设置视频的算法,同时根据设备的平台种类来设置我们的算法


    比如对一些差的设备低分辨率,低帧率;对比较好的设备会用高帧率,用先进的算法

    在实际过程中由于网络不是一成不变的,还有设备的状态、GPU 的占用率等影响因素,设备控制模块通过实时监测的数据来实时对算法进行调整,达到最优。

     

     视频解码 

    QoE 讲完之后,码流传到了接收端进行视频解码。云信视频解码的特点是非常高效且几乎支持所有的视频格式,互联互通是没有问题的。

     视频后处理 

    视频后处理通过视频屏幕内容优化频超分优化,恢复和改善视频画质。云信的视频超分,网络参数量是2K-4K,网络层数小于8,我们有自研的 AI 推理引擎,进行独有的优化,速度非常快,同时我们会加速,对于超分的效果有针对的数据集处理,利用苹果或者变焦的手机,对不同焦段的数据进行采集,进行真实的数据训练,同时也会用一些数据的预处理增强来确定效果,主要优势还是高效和快速


    下图的表中,前三个是传统的处理耗时,这是我们自研的超分,这是一个比较著名的轻量级的网络,从处理耗时来看,云信 AI 的耗时比以 AI 著名的轻量级网络快了30多倍;从效果来看,云信 AI 超分的视频质量远远超过了非 AI 的效果,和经典的效果相差极其微小,基本上看不出差别。

     

     

    其次是桌面共享优化,对于桌面屏幕共享不止有264的编码做了后处理,针对文字场景的优化,对于深度学习来说,屏幕共享最大的难点是它的分辨率一般是很大的云信有高精度的文字识别功能,对解读出的文字进行增强,同时我们自研的推理框架 NENN 也会保持这种速度,这就是文字增强效果

    直播点播业务视频技术

     直播点播的架构 

    前面介绍了编译服务器,基本上是 RTC 低延时的线路,如果直播就走直播点播的短推服务器,可以通过 CTO 下达。

    直播点播的链路是从客户端经过推流到边缘媒体服务器再转推到直播转码再转到 CDN


    这个链路有两个问题,一个是设备上传时,它的画质存在损失,是压缩过的,有可能摄像头采集本身就有问题,也会带来损失。第二个是转码之后,经过 CDN 分发时,转码非常高

    为了解决以上两个问题,云信提出了智码超清技术。首先利用深度学习视频修复技术对转码前的视频进行修复或增强,再基于人眼感知的编码技术在视频主观质量不下降情况下节省码率

    图像首先经过视频修复模块,对视频进行了修复或增强或美化,再进行感知编码,感知编码会分析视频内容,前置一个视频分析模块。

     智码超清技术架构 

    视频修复技术

    视频修复在业界是一种比较难的技术,由于退化模型多种多样,视频退化有非常多的原因,比如由于摄像头噪声的影响,压缩上的损失,摄像头本身不好造成的过曝欠曝,也有可能是对焦没对好等。

    云信用了一种画质评估算法,通过深入学习算法,得出这个视频的退化模型是什么。针对不同的退化模型用不同的恢复方法。如果是噪声,我们会用视频降噪的方法;如果是模糊,会用去模糊的方法;如果纹理不好,会用纹理增强的方法,还有画面矫正等。通过评估再进行修复,能够美化或者提升视频的主观效果。

    视频感知编码技术

    修复之后,就会进行编码。云信的感知编码采用了 JND 这种技术,用人眼最小可察觉的误差来度量人眼对图像中不同区域失真的敏感性

    JND 是一种提出比较多的技术。从下图可以看出,客观的失真是连续的曲线,人眼是一个阶梯状,有冗余的地方可以优化,节省码率,同时主观下降。

    JND 是一种比较传统的方法,但传统 JND 编码是一种以图像低层特征为主的方法,比如纹理、边缘、亮度、颜色

    云信 JND 和其他不同的是加入了视频内容分析。比如上图中,我们会进行视频分析,分析出这个图像的前景、人脸、文字等信息,针对不同的信息再单独构造出 JND,来达到节省码流的目的,经过这样的流程会输出前景、文字、人脸,每种特性都有 JND 的共识,得出 JND 的系数进行编码。

    下图是智码超清的测试结果,蓝色代表的是云信,其他颜色是业界友商的。左边是人眼主观的得分,因此越高越好,而压缩后文件大小显然是越低越好

     

     

    网易云信娱乐社交行业线视频技术

    这是网易云信的重点投入和产出。

     美颜技术 

    云信的美颜技术,提供了磨皮、美白、大眼等26种功能,50款以上的滤镜,年龄、性别、视线识别跟踪,支持2D、3D 贴纸,这些业界都有,但我们的特点是能够在美颜质量下高效的处理速度,这是我们核心的竞争优势。

    对720P 的视频进行美颜、磨皮、美白、瘦脸等的开销,在骁龙处理器上面,云信的基础美颜可以达到30,对于我们的海外市场,尤其是在印度、东南亚这样的市场,在入门级机型遍布的情况下,这是非常有竞争力的,整个视频体验是完全不一样的。

     

    背景分割技术 

    云信背景分割技术,采用了大量的数据集。我们精度比较高,iou 达到0.93,鲁棒性比较好,推理速度比较快,小于10毫秒。下图是我们的精度和业界的友商对比,精度越高越好

     

     

    落地实践

    技术讲完了,可以具体看看网易云信的落地实践。网易云信的视频引擎,已经服务了全球10000+以上的用户。

    既接入了 SDK 也接入了视频引擎的用户,比如LOOK直播,网易云音乐在线 KTV,网易会议,还有网易内部的 POPO 等,其中还包括一些第三方基于会议组件的厂商。

    网易新闻的直播点播应用,有云音乐大型演唱会都是使用了网易云信的直播点播功能,比如去年非常著名的破纪录人数的演唱会,也是用了云信的视频引擎,后续我们也会持续的在技术领域深耕下去,为大家带来更多更好的产品。

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